分布式温度传感器.
横河电机DTSX分布式温度传感器产品特点
横河电机DTSX分布式温度传感器产品特点
横河电机DTSX分布式温度传感器是利用光纤作为传感元件，在防爆、腐蚀等恶劣环境下不适合点传感器的场合，用作长距离广范围的连续温度监视。
根据温度变化来进行火灾预警或泄漏监测及其他过程异常预警，以便及时采取措施对应。
背景
与使用多个监控摄像头或热电偶及电阻温度检测器的传统技术相比，分布式温度传感器可沿着任何测量对象的形状很容易地铺设。
通过温度变化使维护人员能快速找出问题并迅速对应。
用于监视非传统油气井中的温度，检测管道或储罐中的高温或低温液体、气体的泄漏。
检测煤、木屑输送机中的异常发热火灾预警等。
产品特点
1、测量距离长。
用于火灾预警的分布式光纤温度传感器
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电子技术Electronic Technology 用于火灾预警的分布式光纤温度传感器刘温彦（郑州大学 河南省郑州市 450001 ）摘 要：本文对光纤DTS 的国内外研究现状进行了概括，并给出了最新研究成果的系统构成、温度解调模型及算法。
该传感器具有智 能化、小型化、高精度、实时性等优点，可以针对不同的需求及场合进行功能扩展，可广泛用于煤矿业、电力系统行业、建筑业、航天航 空业等领域，有极大的发展空间和应用前景。
关键词：预警系统；分布式光纤温度传感器；电力系统1引言分布式光纤温度传感（DTS ））技术是二十世纪八十年代提出 的一种新型测温技术。
它的温度测量机理是光纤的瑞利散射、布里 渊散射和拉曼散射。
其中，基于瑞利散射的测量精度低、响应范围 小、传感距离短，应用范围非常受限⑴。
布里渊散射可同时进行应 力和温度的传感测量，但是测量所用激光光源、温度解调算法昂贵、 复杂，要想普及非常困难。
相比之下，拉曼散射DTS 系统构成简单， 成本中等，因而研究的种类最多、更容易实现商业化，逐渐成为温 度传感领域的研究热点。
上世纪八十年代初，英国的J.P. Dakin 课题组首先利用后向拉 曼散射光的温敏效应提出了分布式测温的理论模型⑵，并以此理论 为基础研制出光纤长度100m 、测温范围77K-800K 的DTS 系统叫 同时，英国南安普顿大学改变泵浦光源，利用物美价廉的半导体激 光器实现了 1000m 光纤的测温传感器实用系统⑷。
此后，很多公司 都相继推出了 DTS 系统，并且不断改善温度测量范围、空间分辨率、 温度分辨率以及测量时间。
与此同时，科研人员也在为系统性能的 提高及系统对各种不同应用场合的适用性进行更深入的研究W 中国对于DTS 的研究始于上世纪90年代初，一经开始，科学 研究和实用性的发展都非常迅速。
多功能分布式温度传感器
５ 匹 配 Ｄ １ Ｂ ０序 列 号 ； ） Ｓ ８２
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显 示 部 分 采 用 共 阳 极 ４位 七 段 数 码 管 。 把 单 片 机 的 Ｐ ． 到 当 前 所 处 环 境 的 温 度 ： ３Ｏ Ｐ ． 别 作 为 ４位 数 码 管 的 选 通 控 制 端 。 把 单 片 机 Ｐ ３３分 １端 口 作 为 字 数 码 管 点 亮 时 ， １端 口 输 出 与 该 位 数 码 管 对 应 数 据 的 字 形 码 。 通 过 Ｐ 形 码 输 出 控 制 端 。通 过 程 序 控 制 ， ４位 数 码 管 依 次 点 亮 ， 在 每 位 其 扩 大 １０倍 后 四舍 五 人 。 主 程 序 处 理 。 使 并 ０ 供
１ ３按 键 模 块 ．
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基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用
基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用
随着现代科技的不断发展，越来越多的新型传感器被研发出来，并得以在各个领域得到应用。
其中，基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器便是一个备受关注的新兴技术。
该传感器利用了拉曼光谱散射的原理，通过测量光纤中的信号传输时间差，以提取信号所对应的温度值。
由于光纤能够沿着任意方向进行传输，并且成本低廉、安装方便，因此这种基于光纤的分布式温度传感技术具有很高的应用价值。
在实际应用中，该传感器可广泛应用于各种需要进行温度监测的场景中。
比如，在核电站的运行过程中，需要对反应堆中的温度进行实时监测，以确保核电站的安全运行。
而基于光纤温度传感器的技术，正是非常适合用于这种高温、高辐射的恶劣环境中。
此外，这种传感器还可以广泛应用于工业自动化、石油化工、医疗仪器、环境监测等领域。
通过利用光纤温度传感器提供的准确温度数据，可以实现对各种工业流程、生产设备等的精准控制，从而提高生产效率、降低工业生产的成本和风险。
总之，基于拉曼光谱散射的分布式光纤温度传感器是一种非常实用的传感技术，具有精准、可靠、可控、安全等多种特点。
随着技术的不断发展，该传感器将在更多领域得到广泛应用，为改善人类生产、生活环境，提供更为精准的监测数据和数据支持。
分布式温度传感器原理
分布式温度传感器原理
分布式温度传感器通过在物体表面或环境中采集温度数据的多个传感器节点，将数据传输到中央控制器进行分析和处理。
其原理如下：
1. 传感器节点：分布式温度传感器由多个传感器节点组成，每个传感器节点都有自己的温度传感器和数据采集芯片，用于采集所在位置的温度数据。
2. 通信网络：传感器节点通过无线通信技术（如无线传感网络、蓝牙、Wi-Fi等）与中央控制器建立通信连接，将采集到的温
度数据传输到中央控制器。
3. 多点采集：传感器节点分布在不同的位置，可以覆盖较大的区域。
每个传感器节点都独立采集所在位置的温度数据，实现对整个区域的多点实时温度监测。
4. 数据处理：中央控制器接收到传感器节点传输的温度数据后，对数据进行处理和分析。
可以进行温度趋势分析、异常检测、报警等操作，提供给用户实时温度监控和告警功能。
5. 高精度测量：传感器节点采用高精度的温度传感器，可以提供较准确的温度测量结果。
6. 节能设计：传感器节点通常采用低功耗设计，通过合理控制传感器的工作状态和数据传输频率，减少能耗，延长传感器节点的使用寿命。
总之，分布式温度传感器通过多个传感器节点的分布式布置，实现对区域内的温度实时监测和数据采集，可以广泛应用于工业生产、环境监测等领域。
分布式光纤测温
分布式光纤测温摘要：温度一直是人类从事各项活动所要掌握的重要信息，而获取温度信息的技术和方法也越来越科学，人类越来越迫切的需要掌握他们生存环境的温度变化。
对于现代化工业的今天，温度信息的获取有着更加现实的意义。
分布式光纤温度传感技术于20世纪70年代末被提出，目前这项技术已成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。
与其他传感器相比，光纤作为一种新型的传感器件有其独特的优势。
它抗电磁，耐高温，对温度、应变等外界变化敏感，而且价格便宜，容易获取，可以形成分布式的线测量甚至是场测量。
本文将介绍各种分布式温度传感器，并重点分析基于拉曼散射的分布式光纤温度传感的原理与系统组成。
关键字：光纤传感；光纤测温；拉曼散射Optical fiber distributed temperatureYU HANG（College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University,Harbin, Heilongjiang 150001, China）Abstract：Temperature has been engaged in various activities of human to grasp the important information，temperature information acquired more and more scientific techniques and methods，increasingly urgent need to master the human living environment of their temperature.Today, the modern industrial,temperature information has a more practical significance for.Distributed optical fiber temperature sensing technology in the late 20th century, 70 have been proposed,at present this technique has become fiber-optic sensor technology in one of the most promising pared with other sensors, fiber optic sensors as a new piece has its unique advantages.It is anti-magnetic, high temperature, temperature, strain sensitive to the outside world, but also inexpensive, easy to access, can form a distributed measurement and even the field measurement line.This article will introduce a variety of distributed temperature sensor, and the focus of Raman scattering based distributed fibertemperature sensing principles and systems of the.Key words:Optical Fiber Sensor;Fiber Optic Temperature Measurement;Raman scattering1.引言：光纤传感是伴随着半导体技术和光通信技术的发展而兴起的一门新的传感技术。
分布式光纤测温
分布式光纤测温分布式光纤测温技术（Distributed Fiber Optic Temperature Sensing，DTS）是一种基于光纤传感技术的温度测量方法。
它利用光纤本身的特性，通过监测其光信号的变化来实现对环境温度的测量。
DTS技术具有无电磁干扰、大范围温度测量、实时监测等优点，在环境监测、工业生产、油气管道等领域具有广阔的应用前景。
分布式光纤测温技术的基本原理是利用光纤的热敏效应，将光纤作为传感器以实现温度检测。
当光纤受到温度变化时，光纤材料的折射率、损耗等参数会发生变化，从而改变光信号的传输特性。
通过反映光纤上的温度分布情况，可以实时监测环境温度的变化。
在分布式光纤测温技术中，通常采用拉曼散射光谱（Raman scattering）或布里渊散射光谱（Brillouin scattering）等光学现象来实现温度测量。
这些散射现象会导致光信号的频率发生变化，通过测量这些频率的变化，可以获取温度信息。
分布式光纤测温技术具有很高的空间分辨率和时间分辨率。
通过在光纤上不断发射激光光脉冲，并利用光纤本身的散射信号进行测量，可以实现对整个光纤长度上的温度分布进行实时监测。
这种分布式测温的特性使其在许多领域具有广泛的应用价值。
在环境监测方面，分布式光纤测温技术可以用于实时监测地下管道、河流、湖泊等水体的温度变化。
通过获取水体的温度分布情况，可以及时了解到水体的状态，并采取相应的措施进行环境保护。
在工业生产中，分布式光纤测温技术可以用于监测高温熔炼炉、输送带等设备的温度变化。
通过实时监测温度分布，可以预防设备过热引发事故，并优化生产工艺，提高生产效率。
在油气管道领域，分布式光纤测温技术可以用于实时监测管道沿线的温度情况。
通过获取温度分布数据，可以预测管道的热胀冷缩情况，避免管道的破裂和泄漏，并做好维护和修复工作。
从目前来看，分布式光纤测温技术在温度监测领域的应用已经取得了很大的进展，但仍存在一些挑战。
分布式光纤测温原理
分布式光纤测温原理
分布式光纤测温原理是基于光纤的光学传感技术，利用光纤的吸收光谱特性进行温度的测量。
具体原理如下：
1. 光纤传感器：在光纤的传感区域内掺入有吸收光谱特性的材料，使得光纤在不同温度下具有不同的光谱响应。
这样，在光纤纵向的位置上就可以通过测量光纤的光谱变化来获得温度信息。
2. 光纤光谱分析：使用光谱分析仪测量经过传感区域的光纤的光谱。
光谱分析仪会将光纤透过的光信号分解成不同波长的光谱分量，并测量相应的光强度。
3. 温度计算：根据光纤传感区域的光谱响应与温度的关系，通过光谱分析仪测得的光强度数据可以反推出对应的温度数值。
这一过程一般通过光谱分析仪内置的算法来完成。
4. 空间分辨率：在分布式光纤测温中，整根光纤就是传感器，因此可以实现很高的空间分辨率。
通过测量光纤上不同位置的光谱，可以实时、连续地获得区域内不同位置的温度分布。
分布式光纤测温原理的优势在于其高精度、高灵敏度和大范围的温度测量能力。
同时，由于光纤本身具有很好的耐高温、耐腐蚀等特性，因此分布式光纤测温技术在一些特殊环境中具有广泛的应用前景，例如火灾预警、油井温度监测等。
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分布式温度传感器1 传感器简介1.1 温度传感器的背景在人类生活环境中，温度扮演着一个极其重要的角色。
无论你住在哪里，从事什么工作，都会与温度打交道。
自18世纪工业时代以来，工业革命对能否控制，发送显示温度有着绝对的联系。
在冶金、锻钢、石化、水泥、医学等产业中，可以这样说几乎80%的工业部门不得不考虑温度的因素。
温度对工业来说如此重要，因此也推动了温度传感器的发展。
1.2 温度传感器的发展传感器主要大体经过了三个发展阶段：模拟集成温度传感器。
该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。
此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、功耗低，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；模拟集成温度控制器。
模拟集成温度控制器主要包括温度控制开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这些工艺与智能温度传感器有某些相似之处。
但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是智能温度传感器和非智能之间的主要区别；智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。
1.3 单点与多点温度传感器温度传感器的发展趋势：进21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
传感器在温度测控系统中的应用：目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。
对于单点温测仪表，主要采用传统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高，测量范围大，而得到了普遍的应用。
此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.001~0.01之间。
自带LED液晶显示模块，显示4位到16位不等。
有的仪表还具有存储功能，可存储几百到几千组数据。
该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。
多点温度测量仪表，相对与单点的测量精度有一定的差距，虽然实现了多路温度的测控，但价格昂贵。
针对目前市场的现状，本课题提出了一种可满足要求、可扩展的并且性价比高的单片机多路测温系统。
通过温度传感器DS18B20采集，然后通过C51单片机处理并在数码管上显示，可以采集室内或温室中四处不同位置的温度，用四个数码管来显示。
第一个数码管显示所采集的是哪一路，哪个通道。
后三个数码管显示所采集通道的温度值，精确到0.1度。
2 系统的实现及相关技术2.1 系统的实现整个控制系统采用AT89C51芯片，采用多线连接，就是四个DS1820分别连接到单片机的四个IO口，采集到的温度结果通过串口通信，然后芯片将采集到的数据处理，在外部显示器显示出来。
温度在LED液晶显示屏显示出来后，通过软件编程确保系统有一定的抗干扰能力。
这种方案虽然占用单片机的四个IO口，但在单片机IO口不紧缺的情况下采用这种方案大大的简化了编程难度，缩短了设计周期，同时也能保证系统的稳定。
多线连接方案的框图如图1-1所示。
图1-1 DS1820多线连接方案2.2 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪存存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
外形及引脚排列如图“图1-2”所示。
图1-2 AT89C51引脚图主要特性：²与MCS-51兼容²4K字节可编程FLASH存储器²寿命：1000写/擦循环²数据保留时间：10年²全静态工作：0Hz-24MHz²三级程序存储器锁定²128³8位内部RAM²32可编程I/O线²两个16位定时器/计数器²5个中断源²可编程串行通道²低功耗的闲置和掉电模式²片内振荡器和时钟电路管脚说明：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚先要写入高电平，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为低八位数据或地址总线。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入高电平后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为高八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写入高电平时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。
当P3口写入高电平后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
2.3 DS1820简介DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20"一线总线"数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内，精度为±0。
5°C。
现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同，新的产品支持3V~5。
5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜，体积更小。
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0。
5°C。
可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。
分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1820的新性能:(1)可用数据线供电，电压范围：3。
0~5。
5V；(2)测温范围：-55~+125℃，在-10~+85℃时精度为±0。
5℃；(3)可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0。
5℃、0。
25℃、0。
125℃和0。
0625℃；(4)12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字；(5)负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS1820的外形DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如“图1-3”所示。
内部结构如“图1-4”所示图1-3 DS18B20外形图(1)DQ为数字信号输入/输出端；(2)GND为电源地；(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
图1-4 内部结构3 调试仿真3.1 硬件仿真采用Proteus7Proteus是英国Labeenterelectronics公司研发的EDA工具软件。
Proteus不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台，更是目前世界最先进、最完整的多种型号微控制器系统的设计与仿真平台。
它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整电子设计与研发过程。